腦科學與類腦研究十四五規劃 腦科學與類腦研究市場調研報告

• 2021年11月26日 GuoMeng來源：互聯網 876 54
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作為交叉學科又有著廣闊的應用前景，腦科學與類腦研究已然成為國際重要前沿科學領域。腦科學研究是21世紀科學研究的前沿高地之一。當前，包括美國、歐盟在內的世界先進國家和地區都在積極出臺腦科學計劃。十四五規劃明確指出，要瞄準腦科學、人工智能等前沿領域，實施一

腦科學與類腦研究十四五規劃 腦科學與類腦研究市場調研報告

作為交叉學科又有著廣闊的應用前景，腦科學與類腦研究已然成為國際重要前沿科學領域。腦科學研究是21世紀科學研究的前沿高地之一。當前，包括美國、歐盟在內的世界先進國家和地區都在積極出臺腦科學計劃。十四五規劃明確指出，要瞄準腦科學、人工智能等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。

“腦科學與類腦科學研究”(Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology)簡稱為“中國腦計劃”，主要有兩個研究方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導向的腦科學研究以及以建立和發展人工智能技術為導向的類腦研究。

大腦是如何工作的

“中國腦計劃”主要解決大腦三個層面的認知問題：1)大腦對外界環境的感官認知，即探究人類對外界環境的感知，如人的注意力、學習、記憶以及決策制定等;2)對人類以及非人靈長類自我意識的認知，通過動物模型研究人類以及非人靈長類的自我意識、同情心以及意識的形成;3)對語言的認知，探究語法以及廣泛的句式結構，用以研究人工智能技術。

人類大腦大約有1000億個神經元，它們如何連接以及連接錯誤導致精神錯亂或是出現嚴重的神經性疾病，當前人類并沒有弄清楚其中的奧秘。緊接著，全球人口老齡化時代的到來，阿爾茨海默綜合癥、帕金森綜合癥以及亨廷頓綜合癥等神經衰退性疾病日益成為人類的健康負擔，人類迫切地希望知道：大腦是如何工作的。

據中研普華研究報告《2021-2025年國內外類腦計算技術發展研究及趨勢預測報告》分析

大腦是人類最重要的器官，理解大腦的結構與功能是21世紀最具挑戰性的前沿科學問題。近年來，美國、歐盟、日本等國家(地區)紛紛宣布啟動腦科學研究，即“腦計劃”;腦科學研究既對有效診斷和治療腦疾病有重要的臨床意義，還可推動新一代人工智能技術和新型信息產業的發展。類腦計算是指利用數字電路、模擬電路、數模混合電路或新器件來仿真生物神經元以及神經元間的突觸連接，進而利用超大規模集成電路(Very Large Scale Integrated，VLSI)系統來模仿神經系統中的神經生物學結構。和現有馮諾伊曼體系結構 計算與存儲分離的特點相對，類腦計算中的神經元結構既有計算能力，也有存儲能力。類腦計算的這種特點從根本上消除了馮諾伊曼體系結構的“存儲墻”問題。通過對類腦計算進行研究，能夠更好地理解腦計算模型，為實現類腦智能提供路徑。

SNN也被稱為第三代神經網絡，是人工智能領域機器學習算法的一種，是計算機科學與生物神經科學交叉而成的新興學科。相比于傳統的ANN，如各種深度學習網絡，SNN實現了更高級的生物神經元模擬水平，更容易模擬人腦低功耗高性能的處理方式，是信息技術向智能化發展的重點研究方向。與ANN相比，SNN有諸多優良特性，在實現低功耗、高性能的智能系統上潛力巨大。類腦計算研究涉及的領域范圍廣泛，包括材料科學、神經科學、電氣工程、計算機工程和計算機科學等。材料科學家研究、制造和表征可用于類腦器件的新材料，重點是展示與生物神經系統相似特性的材料。神經科學家提供可能在類腦計算意義上有用的新知識，并利用類腦計算系統來模擬和研究生物神經系統。電子和計算機工程師利用模擬電路、數字電路、數模混合電路和器件來構造系統，模擬神經系統的運行過程，開發由生物啟發的類腦計算系統。類腦計算系統的研究涉及到類腦處理器微體系結構技術、體系結構技術、類腦處理器配套的軟件工具鏈和基于脈沖神經網絡的算法等研究領域。

國內外類腦計算技術發展研究

在現階段的社會發展過程中計算機科學技術在社會中的應用具有極大的社會現實含義，不僅其在加速社會經濟的道路上起到了積極的作用。計算機技術在發展的同時帶動經濟社會的進步。由于傳統的計算機科學沒有相關的技術信息支撐，當代的發展方向是積極向前的、相互融合的。不過由于當代社會信息的共享性還有待于提高到新的階段，-些方面的信息受到一定的局限和壟斷性。伴隨著越來越普遍的計算機科學在全世界范圍內的迅猛發展，信息將可以被方便快捷的進行傳播，有理由相信計算機技術將會帶動社會經濟更好發展，其對經濟的發展將起到積極有效的作用。

許多新興的類腦芯片在SNN計算中顯示出巨大的潛力。 例如浙江大學的達爾文芯片，其目標是嵌入式低功耗應用。蘇黎世大學研究人員開發的DYNAP-SEL結合了異步數字邏輯和模擬電路，以實現模擬SNN實現。 清華大學的研究人員成功設計了混合型天機芯片 ，該混合型既可以實現常規神經網絡又可以實現SNN。

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  2021-2025年國內外類腦計算技術發展研究及趨勢預測報告

  類腦計算是指利用數字電路、模擬電路、數模混合電路或新器件來仿真生物神經元以及神經元間的突觸連接，進而利用超大規模集成電路（Very Large Scale Integrated，VLSI）系統來模仿神經系統中...

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